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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALLE DE TOLUCA DIRECCIÓN DE CARRERA DE MECATRÓNICA Y SISTEMAS PRODUCTIVOS. EMPRESA: INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES NOMBRE DEL PROYECTO: Diseño de un circuito acondicionador de señales para conectar un sensor meteorológico de humedad y temperatura al módulo de entradas analógicas de un PLC de control del sistema secundario de remoción de calor del reactor TRIGA MARK IIIMEMORIA: QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA ÁREA SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE PRESENTA: FERNANDO MEJÍA NAVA GENERACIÓN SEPTIEMBRE 2015 - AGOSTO 2017 LERMA, ESTADO DE MÉXICO, AGOSTO DE 2017

EMPRESA - IAEA

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL VALLE DE TOLUCA

DIRECCIÓN DE CARRERA DE MECATRÓNICA Y SISTEMAS PRODUCTIVOS.

EMPRESA:

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES

NOMBRE DEL PROYECTO:

“Diseño de un circuito acondicionador de señales para conectar un sensor

meteorológico de humedad y temperatura al módulo de entradas analógicas

de un PLC de control del sistema secundario de remoción de calor del

reactor TRIGA MARK III”

MEMORIA:

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA ÁREA SISTEMAS DE

MANUFACTURA FLEXIBLE

PRESENTA:

FERNANDO MEJÍA NAVA

GENERACIÓN

SEPTIEMBRE 2015 - AGOSTO 2017

LERMA, ESTADO DE MÉXICO, AGOSTO DE 2017

2017.

“Diseño de un circuito acondicionador de señales para conectar un sensor

meteorológico de humedad y temperatura al módulo de entradas analógicas

de un PLC de control del sistema secundario de remoción de calor del

reactor TRIGA MARK III”

AGRADECIMIENTOS

Numerosas y muy valiosas contribuciones hicieron posible la realización de esta tesis, por lo que

deseo manifestar mi agradecimiento al Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares y al

Departamento de Automatización e Instrumentación de la Gerencia de Ciencias Aplicadas, por el

apoyo que me brindaron para poder realizar en sus instalaciones el presente proyecto.

De una manera especial al Ing. Raúl Ramírez Suárez por brindarme su apoyo para la realización

del presente proyecto y por aportarme conocimientos técnicos que me impulsan a seguir

mejorando en el trabajo.

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... I

RESUMEN ..................................................................................................................................... II

ABSTRACT .................................................................................................................................. III

CAPÍTULO I IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD ........................................................... 1

1.1 Información de la empresa ........................................................................................................ 1

1.2 Misión y visión ......................................................................................................................... 1

1.3 Planteamiento del problema ...................................................................................................... 1

1.4 Justificación .............................................................................................................................. 2

1.5 Objetivo General ....................................................................................................................... 2

1.6 Objetivos específicos ................................................................................................................ 3

CAPITULO II MARCO TEÓRICO Y REFERENCIAL .............................................................. 4

2.1 Amplificador Operacional ........................................................................................................ 4

2.1.1 Ganancia del amplificador operacional en lazo abierto ......................................................... 5

2.1.2 Ganancia lazo cerrado ............................................................................................................ 6

2.2 Configuraciones de un amplificador operacional ..................................................................... 6

2.2.1 Amplificador Seguidor........................................................................................................... 7

2.2.2Amplificador inversor ............................................................................................................. 7

2.2.3Amplificador no inversor ........................................................................................................ 9

2.2.4 Sumador inversor ................................................................................................................. 11

2.2.5 Sumador no Inversor ............................................................................................................ 12

2.3 Convertidor Analógico-Digital ............................................................................................... 13

2.3.1 Resolución de un Convertidor Analógico-Digital ............................................................... 14

2.4 Sensores .................................................................................................................................. 15

2.4.1 Sensor de Humedad Relativa ............................................................................................... 15

2.4.2 Sensor de temperatura .......................................................................................................... 16

2.5 Controlador Lógico Programable (PLC) ................................................................................ 16

2.5.1 Módulos de Entrada Digital ................................................................................................. 18

2.5.2 Módulos de Entrada Analógica ............................................................................................ 19

2.5.4 Módulos de Salida Analógica .............................................................................................. 19

CAPÍTULO III DESARROLLO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE MEJORA .................. 20

3.0 PLC Twido de Schneider-Electric .......................................................................................... 20

3.1 Módulo de entradas analógicas TM2AMI2HT ...................................................................... 22

3.2 Sensor de temperatura y humedad HMP60 ............................................................................ 23

3.2.1 Cables de conexión y señal del sensor HMP60 ................................................................... 25

3.2.2 Estructura del sensor ............................................................................................................ 26

3.3 Circuito Integrado LMC6482 ................................................................................................. 26

3.4 Desarrollo de la problemática ................................................................................................. 27

3.4.1 Empleo de un circuito seguidor de voltaje ........................................................................... 27

3.4.2 Cálculo de los componentes del amplificador de señal ...................................................... 28

3.5 Diagrama del circuito electrónico diseñado ............................................................................ 29

3.6 Diseño del circuito impreso en el programa Express PCB ..................................................... 31

3.7 Diseño de una caja protectora para el circuito ........................................................................ 32

CAPITULO IV APLICACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA DE MEJORA ........ 35

4.1Análisis y resultados ................................................................................................................ 35

4.2 Conclusiones ........................................................................................................................... 38

Referencias .................................................................................................................................... 39

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Amplificador Operacional. .............................................................................................. 4

Figura 2. Ganancia en Lazo abierto del Amplificador O. ............................................................... 6

Figura 3. Amplificador Seguidor. ................................................................................................... 7

Figura 4. Amplificador Inversor. .................................................................................................... 8

Figura 5. Salida de voltaje negativa del Amplificador O................................................................ 9

Figura 6. Amplificador no inversor. ............................................................................................. 10

Figura 7. Amplificador Sumador Inversor .................................................................................... 11

Figura 8. Amplificador Sumador No Inversor. ............................................................................. 12

Figura 9. Señal analógica. ............................................................................................................. 13

Figura 10. Señal Digital. ............................................................................................................... 13

Figura 11. Convertidor Analógico- Digital. .................................................................................. 13

Figura 12.Muestra de conversión Analógico- Digital................................................................... 14

Figura 13. Diagrama de bloques de un PLC. ................................................................................ 17

Figura 14. Muestra de una señal en un módulo de entrada Digital. .............................................. 18

Figura 15 PLC Schneider. ............................................................................................................. 20

Figura 16. Módulo de entradas analógicas para PLC TWIDO. .................................................... 22

Figura 17. Sensor HMP60............................................................................................................. 23

Figura 18. Cables de conexión del sensor HMP60. ...................................................................... 25

Figura 19. Estructura del Sensor. .................................................................................................. 26

Figura 20. Circuito Integrado Amplificador Operacional. LMC6482. ......................................... 26

Figura 21. Seguidor de Voltaje del circuito multiplicador. .......................................................... 28

Figura 22. Circuito final de la señal de Temperatura.................................................................... 29

Figura 23. Circuito Final de la señal de Humedad Relativa. ........................................................ 30

Figura 24. Finalización del Circuito Impreso. .............................................................................. 31

Figura 25 Caja para el circuito del proyecto. ................................................................................ 32

Figura 26 Tapa superior de la protección del circuito. ................................................................. 32

Figura 27 Tapa inferior de la protección del circuito. .................................................................. 33

Figura 28 Barrenado de la tapa superior. ...................................................................................... 33

Figura 29 Diseño de la tapa superior de la caja del circuito. ........................................................ 34

Figura 30 Diseño de la tapa inferior del circuito amplificador. .................................................... 34

Figura 31 Conexión del circuito amplificador. ............................................................................. 36

Figura 32 muestra del circuito construido. ................................................................................... 37

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Formas de Programación para un PLC. .......................................................................... 17

Tabla 2 Especificaciones del PLC TWIDO TWDLCAE40DRF. ................................................. 21

Tabla 3. Especificaciones del Módulo del PLC. ........................................................................... 22

Tabla 4. Especificaciones del Sensor HMP60. ............................................................................. 24

Tabla 5. Conexiones del sensor de temperatura HMP60. ............................................................. 25

Tabla 6. Hoja de datos del circuito integrado LMC6482.............................................................. 27

I

INTRODUCCIÓN

El Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) cuenta con un reactor nuclear tipo

piscina, conocido como TRIGA MARK III, con núcleo movible, enfriado y moderado con agua

ligera. La potencia máxima nominal del reactor es de 1 mega watt térmico en operación a nivel

estable. Una de las principales ventajas del TRIGA Mark III es su combustible, compuesto de

una mezcla de hidruro de circonio (U-zrH). Esto significa que se trata de un reactor muy seguro,

pues el combustible mismo del reactor contiene el extinguidor, que detiene de golpe la reacción

cuando la temperatura del combustible nuclear sobrepasa los 350 grados centígrados. Una

ventaja más es que el núcleo puede ser visto directamente a través del agua que sirve de blindaje,

lo que no representa peligro alguno para el observador, aun cuando el reactor opere a potencia

máxima. El núcleo se encuentra muy cerca del fondo de la alberca de manera que la radiación

que se produce es absorbida completamente por el agua.

Está construido con un blindaje de concreto que tiene una densidad de

y tiene una altura

de 8 metros, a lo largo mide 17 metros y a lo ancho mide 10 metros. En la parte superior se

encuentra un puente que se mueve sobre unos rieles y del cual está suspendido el núcleo. El

puente puede moverse a diferentes posiciones a lo largo de la piscina.

El núcleo del reactor se enfría a través de un circuito primario que hace circular el agua de la

piscina, el agua pasa a través de un intercambiador de calor y regresa a la piscina. Un circuito

secundario hace circular agua del exterior del reactor hacia el intercambiador de calor donde por

medio de convección remueve el calor del circuito primario. El agua del circuito secundario

regresa al exterior, hacia una torre de enfriamiento que sirve para reducir la temperatura que

adquiere el agua en el intercambiador de calor.

II

RESUMEN

Para determinar bajo qué condiciones, de humedad relativa y temperatura ambiente, el circuito

secundario de remoción de calor del Reactor TRIGA MARK III está enfriando el núcleo del

reactor, para que un futuro se pueda hacer un control inteligente del flujo de agua que se hace

circular por el sistema de remoción de calor, se ha considerado la instalación de un sensor que

mida estas variables en la torre de enfriamiento. El sensor seleccionado entrega salidas

analógicas de 0 a 1 volt para temperaturas de -40 °C a 60 °C y de 0 a 1 volt para valores de

humedad relativa de 0 a 100%.

El sensor se debe conectar a una tarjeta de entradas analógicas del PLC de control del circuito

secundario para que éste envíe la información a las pantallas de visualización del operador del

reactor. La tarjeta permite recibir señales de entrada de 0 a 10 volts, por lo que, para no perder

información de los valores entregados por el sensor meteorológico, es necesario escalar sus

señales de salida de 0 a 1 volt al rango de 0 a 10 volts, que corresponde a la escala de la tarjeta

del PLC. Para lograrlo se ha usado un amplificador operacional conectado como circuito

multiplicador de voltaje con una ganancia de 10.

III

ABSTRACT

To determine under what conditions, of relative humidity and ambient temperature, the

secondary heat removal circuit of the TRIGA MARK III Reactor is cooling the reactor core, so

that a future can be made an intelligent control of the flow of water that is circulating through the

heat removal system, it has been considered the installation of a sensor that measures these

variables in the cooling tower. The selected sensor delivers analog outputs from 0 to 1 volt for

temperatures from -40 ° C to 60 ° C and from 0 to 1 volt for relative humidity values from 0 to

100%.

The sensor must be connected to an analog input card of the secondary circuit control PLC so

that, it sends the information to the display screens of the reactor operator. The card allows to

receive input signals from 0 to 10 volts, so, in order not to lose information of the values

delivered by the meteorological sensor, it is necessary to scale its output signals from 0 to 1 volt

to the range of 0 to 10 volts, which corresponds to the scale of the PLC card. To achieve this, an

operational amplifier connected as a voltage multiplier circuit with a gain of 10 was used.

1

CAPÍTULO I

IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

1.1 Información de la empresa El Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares se encuentra ubicado en la Carretera México-

Toluca S/N, La Marquesa, Ocoyoacac Estado de México.

Código Postal 52750

1.2 Misión y visión El ININ tiene por objeto: realizar investigación y desarrollo en el campo de las ciencias y

tecnología nucleares, así como promover los usos pacíficos de la energía nuclear y difundir los

avances alcanzados para vincularlos al desarrollo económico, social, científico y tecnológico del

país.

Misión: Coadyuvar, al logro de una economía nacional competitiva y generadora de empleos, a

la sustentabilidad del ambiente y a la seguridad energética, mediante investigación y desarrollo

de excelencia en ciencia y tecnología nucleares.

Visión: Ser el recurso científico y tecnológico más prominente del Sector Energía, con

reconocimiento internacional en el desarrollo de la energía nuclear y sus aplicaciones. 1.3

Planteamiento de la Problemática.

1.3 Planteamiento del problema

En las instalaciones del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares se contempló la

recopilación de información de la humedad relativa y temperatura ambiente del exterior del

edificio del reactor para conocer las condiciones a las que se lleva a cabo el enfriamiento del

núcleo del reactor.

El enfriamiento del núcleo se lleva a cabo utilizando dos circuitos de agua para el intercambio de

calor. El circuito primario hace circular el agua de la piscina del reactor y el circuito secundario

hace circular agua del exterior. El circuito primario le transfiere calor al circuito secundario por

medio de un intercambiador de calor por convección.

El control de los circuitos de agua se hace por medio de un control Todo-Nada usando PLC’s.

Cada PLC del sistema de remoción de calor cuenta con tarjetas para entradas-salidas digitales y

con tarjetas para entradas analógicas.

2

El sensor meteorológico que se utilice debe ser capaz de entregar señales de salida analógicas

para poderlo conectar a una tarjeta analógica del PLC. El sensor que cumple con esta restricción

entrega salidas analógicas de 0 a 1 volt para temperaturas de -40 °C a 60 °C y de 0 a 1 volt para

valores de humedad relativa de 0 a 100%.

Las tarjetas analógicas del PLC de control del circuito secundario están diseñadas para recibir

señales de entrada de 0 a 10 volts, lo que permitiría una conexión directa del sensor

meteorológico, porque el voltaje del sensor es mucho más pequeño que el voltaje de entrada que

permite la tarjeta, pero si se conecta directamente esto originaría pérdida de datos. Lo anterior

sucede porque la tarjeta tiene una resolución de 2.5 mVolts y si el sensor tiene un cambio, por

ejemplo, de 1 mVolt, la tarjeta no leería ese cambio.

Para no perder información de los valores entregados por el sensor meteorológico es necesario

escalar sus señales de salida de 0 a 1 volt al rango de 0 a 10 volts, que corresponde a la escala de

la tarjeta del PLC.

1.4 Justificación

La realización de una tarjeta que sirva de interfaz entre el un sensor meteorológico y la tarjeta de

entradas analógicas de un PLC permitirá conocer las condiciones ambientales a las que se está

removiendo el calor generado en el núcleo del reactor. Esto permitirá en un futuro desarrollar un

control inteligente y más eficiente del flujo de agua del circuito primario así como del circuito

secundario.

1.5 Objetivo General

Diseñar un circuito electrónico que permita escalar las señales de salida que posee un sensor

meteorológico de humedad y temperatura modelo HMP60 de la marca Campbell Scientific, en su

voltaje de 0-1V a una escala entre 0 y 10 Volts y poderlo conectar a una tarjeta de entradas

analógicas del PLC de control del circuito secundario de remoción de calor del reactor Triga

Mark III.

3

1.6 Objetivos específicos

Se estudiaron las características de la tarjeta de entradas analógicas TM2AMI2HT de

Schneider-Electric del PLC de control del sistema secundario de remoción de calor del

Reactor Triga Mark III.

Se estudiaron las características y especificaciones del sensor de humedad y temperatura

HMP60 de la marca Campbell Scientific.

Se determinaron las características de los amplificadores operacionales para precisar el

circuito que se debería usar en el proyecto.

Se hicieron los cálculos para determinar los componentes de un circuito operacional en

modo multiplicador no inversor como parte central de este proyecto.

Se realizaron las pruebas de funcionamiento.

Se diseñó el diagrama del circuito impreso del proyecto en el software libre Express PCB.

Se diseñó una caja para el circuito amplificador para montarlo en el gabinete de control y

protegerlo.

4

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO Y REFERENCIAL

En este capítulo se describen brevemente los conceptos básicos sobre amplificadores

operacionales, controlador lógico programable (PLC) y los sensores de humedad y temperatura.

2.1 Amplificador Operacional

Un amplificador Operacional es un dispositivo electrónico que realiza gran cantidad de funciones

dentro de un circuito electrónico, dependiendo de la estructura del circuito y la configuración que

se ponga en práctica. Cumplen con la función de amplificar una señal de voltaje o corriente

(Coughlin, 1991). Los amplificadores operacionales generalmente poseen 5 terminales para

conectarlos con componentes externos. Posee dos entradas activas referidas a masa: la entrada

inversora (-), y la no inversora (+), tiene una salida y se alimenta generalmente con tensión

simétrica (dos fuentes de tensión), como muestra la figura 1.

Figura 1. Amplificador Operacional.

5

Tabla I. Nombre de las terminales de un amplificador operacional.

Entre las características más importantes de un amplificador operacional se encuentran las

siguientes:

• Todas las diferencias de potencial son con respecto a masa.

• Dispone de dos terminales de entrada y una de salida

• Dos terminales para conexión de alimentación +Vcc y –Vcc.

• El amplificador operacional solo tiene dos zonas de funcionamiento:

1. Lineal: la salida toma valores comprendidos entre +Vcc y –Vcc.

2. Saturación: la tensión de salida adquiere el valor de los dos valores de

alimentación +Vcc ó –Vcc.

• Cuando el amplificador operacional se realimenta, el circuito trabaja en lazo cerrado.

Cuando no existe realimentación, opera en condiciones de lazo abierto. Normalmente se

usa en cerrado.

La red de retroalimentación determina la función que realiza el montaje, permitiendo la

construcción de amplificadores asimétricos, osciladores, integradores, diferenciadores,

sumadores, restadores, comparadores, filtros (Coughlin, 1991).

2.1.1 Ganancia del amplificador operacional en lazo abierto

La ganancia de lazo abierto es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe

ningún camino de retroalimentación entre la salida y alguna de las dos entradas, como se observa

en figura 3.

Si no existe realimentación, la salida será la resta de sus 2 entradas, multiplicada por un factor.

Este factor suele ser del orden de 100000 (que se considera infinito en cálculos con el

Terminal Descripción.

-INPUT Entrada

inversora

+INPUT Entrada no

inversora.

OUTPUT Salida.

+VSS Alimentación

Positiva.

-VSS Alimentación

negativa.

6

componente ideal). Por lo tanto, si la diferencia entre las 2 tensiones es de 1mV, la salida debería

de ser 100V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en

la alimentación, la salida estará saturada, si se da este caso. Si la tensión más alta es la aplicada a

la terminal positiva la salida será la que corresponde a la alimentación Vs+ mientras que si la

tensión más alta es la de la terminal negativa la salida será la alimentación Vs-.

Figura 2. Ganancia en Lazo abierto del Amplificador O.

2.1.2 Ganancia lazo cerrado

Se conoce como lazo cerrado a la retroalimentación en un circuito que tiene desde la salida hacia

la entrada y se conoce como retroalimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta

configuración se parte de que las tensiones en las 2 entradas son exactamente iguales, se supone

que la tensión en la terminal positiva sube y por lo tanto la tensión en la salida también se eleva.

Como existe la retroalimentación entre la salida y la terminal negativa, la tensión en esta terminal

también se eleva, por tanto la diferencia entre las 2 entradas se reduce, disminuyéndose también

la salida. Este proceso pronto se estabiliza y se tiene que la salida es la necesaria para mantener

las 2 entradas, idealmente con el mismo valor (Coughlin, 1991).

Siempre que hay retroalimentación negativa se aplican estas 2 aproximaciones para analizar el

circuito:

V+ = V-

I+ = I- = 0

2.2 Configuraciones de un amplificador operacional

A continuación, se explican algunas de las configuraciones en las que se puede conectar un

amplificador operacional para realizar diferentes funciones. Aquí se detallan las que sirvieron de

base para el proyecto.

7

2.2.1 Amplificador Seguidor

El circuito mostrado en la figura 3 se denomina como circuito seguidor de voltaje o amplificador

de ganancia unitaria y es conocido como un amplificador de aislamiento. Aunque su ganancia es

1, se utiliza porque su resistencia de entrada es alta, por lo tanto extrae una corriente despreciable

de la fuente de señal. Esto lo convierte en un circuito útil de primera etapa.

El voltaje de entrada Vin se aplica directamente a la entrada +. Ya que el voltaje entre las

terminales (+) y (-) del amplificador operacional puede considerarse 0 (Coughlin, 1991).

Vo = Vin

Figura 3. Amplificador Seguidor.

El voltaje de salida iguala el voltaje de entrada tanto en magnitud como en signo, por lo tanto el

voltaje de salida “sigue” el voltaje de entrada o fuente y su ganancia es de 1.

El seguidor de tensión se utiliza a menudo en los circuitos lógicos, para la construcción de

buffers.

2.2.2Amplificador inversor

Se le llama así a esta configuración porque la señal de salida es de signo contrario a la de

entrada, aunque puede ser mayor, igual o menor depende de la ganancia a la que se diseñe el

circuito del amplificador operacional en lazo cerrado.

Este circuito nos dice que la salida es igual a la señal de entrada en forma multiplicada por una

constante y de signo contrario.

La determinación de la ganancia de tensión en circuito cerrado se realizará teniendo en cuenta la

restricción del cortocircuito virtual (con realimentación negativa), las leyes de Kirchhoff y

teniendo que las corrientes en las entradas son nulas.

En esta configuración, la terminal positiva del amplificador operacional se encuentra conectada a

tierra ( 0 volts) y se considera que el potencial entre la terminal positiva y la terminal negativa

8

equivale a 0 volts, por lo que se le considera que la entrada negativa está conectada a tierra de

manera virutal, tal como lo muestra la figura 4.

Por lo anterior, toda nuestra corriente de entrada fluye a través de , ya que una cantidad

despreciable es utilizada por la terminal negativa. La corriente a través de está establecida

por y (Coughlin, 1991).

Nuestra caída de voltaje en es I ( ):

Figura 4. Amplificador Inversor.

La ganancia de lazo cerrado sobre esta configuración se demuestra en la siguiente representación

aritmética ya que está determinada por la entrada inversora, teniéndola como una corriente

negativa:

Voltajes de entrada a

0v, Entrada inversora

Tierra Virtual

9

Figura 5. Salida de voltaje negativa del Amplificador O.

2.2.3Amplificador no inversor

La configuración del amplificador no inversor es similar al inversor, excepto que la

retroalimentación se lleva a cabo por el polo positivo y por lo tanto a la salida se tiene un voltaje

positivo (Coughlin, 1991).

El voltaje de salida de esta configuración del amplificador operacional tiene la misma

polaridad que el voltaje de entrada .

Como se muestra en la figura 6, se tiene un voltaje de 0v entre las terminales inversora y no

inversora del amplificador operacional, eso significa que están al mismo potencial , por lo

tanto, aparece a través de lo cual causa que la corriente fluya de la siguiente manera:

La corriente de entrada del polo inversor del amplificador operacional es despreciable, por esta

razón la corriente fluye a través de R y la caída de nuestro voltaje por , es decir

.Matemáticamente se expresa como:

Salida de voltaje

Negativa.

Alimentación por polo

inversor.

10

Nuestro voltaje de salida se encuentra por la suma de caída de voltaje a través de la cual es

Ei, al voltaje a través de el cual como ya se menciono es :

Su expresión es representada en la ecuación como:

(

)

Figura 6. Amplificador no inversor.

La ganancia de voltaje ( ) queda determinada por el cociente entre Vo y Ei, donde es

nuestro voltaje de salida y nuestro voltaje de entrada:

Lo que equivales a:

Se trata de un amplificador con Av > 0.

• La ganancia viene dada por la relación entre las resistencias de realimentación.

• La impedancia de entrada es teóricamente infinita, pues la corriente de entrada es cero.

• Al ser la ganancia independiente de la carga, la tensión de salida es independiente de la

carga; por tanto, la impedancia de salida es cero.

11

2.2.4 Sumador inversor

En esta configuración, la salida es igual a la suma de los voltajes de estrada con la polaridad

invertida. De forma matemática:

Dado que la corriente I1 se establece por y R1, I2 por y R2 e I3 por y R23 y

asumiendo que

R1=R2=R3=Rf

la entrada negativa tiene una corriente despreciable

I1, I2 e I3 fluyen a través de , esto quiere decir que, la suma de las corrientes de entrada fluyen

a través de y establece una caída de voltaje igual aVo.

Figura 7. Amplificador Sumador Inversor

Matemáticamente:

Si R1 = R2 = R3 = Rf

Si solo se requiere sumar 2 señales, se reemplaza E3 con un corto circuito a tierra y si se

requieren 4 señales, se agrega otra resistencia igual a Rf entre la cuarta señal y el punto de suma.

(I1+I2+I3)Rf=Vout

12

2.2.5 Sumador no Inversor

Esta configuración se construye con un promediador pasivo y un amplificador no inversor. En la

figura 9 puede verse un sumador no inversor de 3 entradas, El circuito del promediador pasivo

consta de 3 resistencias iguales llamadas y los tres voltajes que deben sumarse. La salida del

promediador pasivo es y es el promedio de , y o por su expresión:

Se obtiene un voltaje de salida al amplificar con una ganancia igual al número de entradas n.

Para diseñar un amplificador escoja un valor adecuado de la resistencia R después calcule a

partir de:

Figura 8. Amplificador Sumador No Inversor.

Eent

13

2.3 Convertidor Analógico-Digital

Un sistema analógico contiene dispositivos que manipulan variables físicas que varían de sobre

un intervalo continuo de valores (Ronald J. Tocci, 2007).

Figura 9. Señal analógica.

Un sistema digital es un dispositivo diseñado para manipular la información de cantidades físicas

representadas en forma digital, es decir, en cantidades que solo pueden tener valores discretos,

usualmente números binarios. Por ejemplo la computadora.

Figura 10. Señal Digital.

Cuando se utiliza tecnología analógica no es fácil almacenar, manipular, comparar, calcular o

recuperar información.. En cambio las computadoras pueden efectuar estas tareas fácilmente,

rápidamente y con exactitud y precisión con una cantidad casi ilimitada de datos empleando

técnicas digitales. Por ello es necesario el empleo de convertidores del mundo analógico al

digital conocidos como Convertidores Analógico-Digital (ADC).

Entrada Analógica. Salida digital

Figura 11. Convertidor Analógico- Digital.

Convertidor

Analógico Digital.

14

Para realizar la tarea de convertir la señal analógica a digital se beben efectuar los siguientes

pasos fundamentales:

1.- Muestreo de la señal analógica.

2.- Cuantización de la propia señal

3.- Codificación del resultado de la cuantización, en código binario.

Figura 12.Muestra de conversión Analógico- Digital.

Una conversión se realiza con una precisión o resolución determinada número de bits y cada

cierto intervalo de tiempo periodo y muestreo.

2.3.1 Resolución de un Convertidor Analógico-Digital

La resolución es el número máximo de códigos de salida digital que puede suministrar un ADC y

queda determinada por el número de bits (n) de salida del convertidor.

resolución = 2n

Para un convertidor de 8 bits tenemos:

resolución = 28 = 256

lo que significa que podemos tener hasta 256 códigos digitales distintos de salida. Se considera el

0 como un estado.

15

Una segunda definición considera a la resolución de un CAD como la razón de cambio del valor

en el voltaje de entrada, Vi, que se necesita para cambiar en 1 el bit menos significativo (LSB) de

la salida digital.

donde

ViFS = Voltaje de entrada a escala completa que se requiere para producir una salida digital

de todos los unos.

n = Número de bits del convertidor

Para el caso del convertidor de 8 bits, con un voltaje de 10 volts de entrada máxima, tenemos:

Lo que significa que la salida del el convertidor CAD cambiará de código digital cada 39.2

milivolts de entrada.

2.4 Sensores

2.4.1 Sensor de Humedad Relativa

La humedad atmosférica hace referencia a la cantidad de vapor de agua contenido en la

atmósfera. Ocupa muy poco volumen de ésta pero es una componente importante desde el punto

de vista climático. Se llama humedad relativa al cociente entre la cantidad de vapor de agua

contenido en la atmósfera y la máxima que podría contener (%). Esta medida debe referirse a

una temperatura, ya que todo descenso de ésta, aunque no se añada vapor de agua, se traducirá

en un aumento de la humedad relativa, por disminuir la capacidad de la atmósfera para contener

vapor de agua. A su vez, todo aumento de temperatura se traducirá en una disminución de

humedad relativa por aumentar la capacidad de la atmosfera para contenerla.

Existen varios tipos de sensores utilizados para medir la humedad relativa empleando varios

principios físicos, entre los más utilizados están:

Mecanicos. Aprovechan los cambios de dimensiones que sufren ciertos tipos de

materiales debido a la humedad del ambiente.

Capacitivos. Emplean el cambio de la capacidad de un condensaros en presencia de

humedad.

16

2.4.2 Sensor de temperatura

Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en

cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo electrónico. Se usan para nsores de

temperatura se usan para medir la temperatura del aire o la temperatura superficial de líquidos y

sólidos

Estos sensores se utilizan para medir también así el calor para asegurar que el proceso se

encuentre bien dentro de un cierto rango de las características de algún producto, lo que

proporciona seguridad en el uso de la aplicación, o bien en cumplimiento de una condición

obligatoria cuando se trata de calor extremo, riesgos, o puntos de medición inaccesible.

Hay dos variedades principales: sensores de temperatura con contacto y sin contacto.

Los sensores de contacto incluyen termopares y termistores que hacen contacto con el objeto a

medir, y los sensores sin contacto se encargan de medir la radiación térmica emitida por una

fuente de calor para determinar su temperatura. Este último grupo mide la temperatura a

distancia y a menudo se utilizan en entornos peligrosos.

Algunos tipo de sensores de temperatura son:

Termistores.

RTD (Resistance temperature detector)

Tipo Termopar.

Sensores de estado sólido.

2.5 Controlador Lógico Programable (PLC)

Un PLC’s es un equipo electrónico que realiza la ejecución de un programa de forma cíclica. Se

caracteriza por ser un instrumento con una memoria programable para el almacenamiento de

instrucciones, permitiendo la implementación de funciones lógicas, secuenciales, temporizadas,

de conteo y aritméticas; con el objeto de controlar máquinas y procesos.

La ejecución del programa puede ser interrumpida momentáneamente para realizar otras tareas

consideradas más prioritarias, pero el aspecto más importante es la garantía de ejecución

completa del programa principal

Entre sus características más importantes tenemos:

Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.

Tomar decisiones en base a criterios pre-programados.

Almacenar datos en su memoria.

Generar ciclos de tiempo.

17

Realizar cálculos matemáticos.

Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales.

Figura 13. Diagrama de bloques de un PLC.

Algunas aplicaciones generales son:

• Maniobra de máquinas.

• Maquinaria industrial.

• Máquinas transfer.

• Maquinaria de embalajes.

• Maniobra de instalaciones: instalación de aire acondicionado, calefacción.

• Instalaciones de seguridad • Señalización y control.

Estos controladores tienen diferentes formas de programación, en escalera, por compuertas, FUP,

KOP.

Tabla 1. Formas de Programación para un PLC.

Fuente de

alimentación. Batería.

Memoria de

Programa

Interfaces

de

Entrada.

Unidad

Central

.

Memoria de

Imagen de

E/s.

Contadores

Temporizadores

Memoria de

datos Interface

s de

salida

18

Los módulos de entrada o salida son las tarjetas electrónicas que proporcionan el vínculo entre la

CPU del controlador programable y los dispositivos de campo del sistema.

A través de ellas se origina el intercambio de información, ya sea con la finalidad de adquirir de

datos, o para el mando o control de las máquinas presentes en el proceso.

2.5.1 Módulos de Entrada Digital

También se les llama entradas binarias “ON Off” y son las que pueden tomar solo dos estados,

encendido o apagado, estado lógico 1 ó 0 como lo muestra la figura 14.

Los módulos de entradas digitales trabajan con señales de tensión. Existen módulos o interfaces

de entrada de corriente continua para tensiones de 5, 10,24 ò 48 y otros para tensión de 110 ò

220Vca.

Figura 14. Muestra de una señal en un módulo de entrada Digital.

Estas tarjetas electrónicas se usan como enlace o interface entre los dispositivos externos,

denominados también sensores o actuadores, y la CPU del PLC.

Los sensores de entrada son los encargados de leer los datos del sistema, que para este caso sólo

son del tipo discreto, además, tienen la característica de comunicar los dos estados lógicos:

activado o desactivado, o lo que es lo mismo, permitir el paso o no de la señal digital (0 o 1). Los

actuadores de salida son los encargados de activar los diferentes dispositivos que controla un

PLC, por ejemplo una bomba o un ventilador.

19

2.5.2 Módulos de Entrada Analógica

Digitalizan las señales analógicas para que puedan ser procesadas por la CPU de un PLC. Estas

señales analógicas que varían continuamente, pueden ser magnitudes de temperaturas, presiones,

tensiones o corrientes.

A estos módulos, según su diseño, se les puede conectar un número determinado de sensores

analógicos. A estos terminales de conexión, se les conoce como canales. Existen tarjetas de 4, 8,

16 y 32 canales de entrada analógica.

Estos módulos se distinguen por el tipo de señal que reciben, pudiendo ser de tensión (mV) o de

corriente (mA).

Admiten como señal de entrada valores de tensión o corriente intermedios dentro de un rango,

que puede ser de 420 mA, 0-5 VDC o 0-10 VDC, convirtiéndola en un número. Este número es

guardado en una posición de la memoria del PLC.

2.5.4 Módulos de Salida Analógica

Estos módulos son usados cuando se desea transmitir hacia los actuadores análogos señales de

tensión o de corriente que varían continuamente.

Su principio de funcionamiento puede considerarse como un proceso inverso al de los módulos

de entrada analógica.

.

20

CAPÍTULO III

DESARROLLO TEÓRICO DE LA PROPUESTA DE

MEJORA

En este capítulo se describen brevemente los instrumentos que se utilizaran, los datasheet de los

instrumentos de control que tiene como la finalidad conectar el sensor, el circuito integrado

(amplificador operacional) y su tabla de especificaciones, se dará el desarrollo de los cálculos

para la amplificación del voltaje que se necesita obtener, para la mejor resolución del sensor

meteorológico y adaptación con el módulo de estradas del PLC.

3.0 PLC Twido de Schneider-Electric

En este trabajo se utilizará un PLC, el cual es de la marca Schneider-Electric, modelo Twido

TWDLCAE40DRF Figura 15. Posee un módulo de entradas analógicas donde se conectará un

sensor meteorológico de humedad y temperatura para que obtener datos de esas variables del

exterior del reactor.

Figura 15 PLC Schneider.

21

Tabla 2 Especificaciones del PLC TWIDO TWDLCAE40DRF.

Tabla de especificaciones

Discreto número de entradas y

salidas

40

Número de entrada discreta 24

Tensión de entrada discreta 24V

Tipo de tensión de entrada

discreta

DC

Número de salida discreta 14 para el relé

2 para el transistor

Tensión de alimentación nominal 100 ... 240 V AC

Datos respaldados RAM interna interna (batería externa TSXPLP01) 3 años

Tipo de conexión integrada Ethernet TCP / IP RJ45,, 10/100 Mbit / s, 1 par

trenzado listo preparado clase A10 Fuente de

alimentación Adaptador de interfaz de enlace serie

(RS232C / RS485) Enlace de serie no aislado mini

DIN, Modbus / modo de carácter maestro / esclavo

RTU / ASCII RS485) semidúplex, 38,4 kbit / s

Límites de tensión de entrada 20,4 ... 26,4 V

Corriente de entrada discreta 11 mA para I0.0 to I0.1

11 mA para I0.6 to I0.7

7 mA para I0.2 to I0.5

7 mA para I0.8 to I0.23

Input

Impedancia de entrada 2100 Ohm para I0.0 to I0.1

2100 Ohm para I0.6 to I0.7

3400 Ohm para I0.2 to I0.5

3400 Ohm para I0.8 to I0.23

22

3.1 Módulo de entradas analógicas TM2AMI2HT

En este proyecto se utilizó un módulo de entradas analógicas modelo TM2AMI2HT de la marca

Schneider-Electric para capturar las señales que manda el sensor de temperatura y humedad

relativa.

A continuación, se muestra las especificaciones del módulo de la tarjeta analógica del PLC

Twido.

Figura 16. Módulo de entradas analógicas para PLC TWIDO.

Tabla 3. Especificaciones del Módulo del PLC.

Principal. Rango de producto Controlador lógico Modicon M238

Producto o tipo de componente Módulo de entrada analógica

Número de entrada analógica 2

Nivel de entrada Nivel alto

Tipo de entrada analógica Corriente 4 ... 20 mA no diferencial

Tensión 0 ... 10 V no diferencia

Charla cruzada <= 2 LSB

Complementario. Resolución de entrada analógica 12bits

Valor LSB Tensión de 2,5 mV

4,8 μA corriente de corriente.

Sobrecarga continua admisible. Tensión de 13 V

40 mA de corriente

Impedancia de entrada. Corriente de 10 ohmios

> = 1 voltaje MOhm

Duración del muestreo <= 10 ms

23

3.2 Sensor de temperatura y humedad HMP60

El sensor de temperatura y humedad de la marca Campbell Scientific HPM60 de la figura 17,

proporciona dos señales analógicas,una para temperatura ambiente y otra para humedad relativa

ambas con un voltaje de salida de 0-1V.

El HMP60, fabricado por Vaisala, mide la temperatura para la gama de -40 a 60 °C, y la

humedad relativa para el rango de 0 a 100% RH. Es adecuado para monitoreo sin vigilancia a

largo plazo y es compatible con todos los registradores de datos de Campbell Scientific.

.

Figura 17. Sensor HMP60.

Período de adquisición 10 ms por canal + 1 tiempo de ciclo del

controlador

Error de medición +/- 0,2% de la escala completa 25 ° C

Coeficiente de temperatura +/-0.006 %FS/°C

Tipo de cable Cable blindado

Aislamiento entre canal y lógica interna Fotocouple

Tensión de alimentación nominal 24v DC

Límites de tensión de alimentación 20,4 ... 28,8 V

Conexión eléctrica 1 bloque de terminales de tornillo extraíble

Consumo actual 50 mA 5 V CC interno

40 mA 24 V DC externalv

Peso del Producto 0,19 lb (US) (0,085 kg)

24

Tabla 4. Especificaciones del Sensor HMP60.

Especificaciones

Voltaje alimentación 5 a 28 VCD (Típicamente alimentado por la

alimentación de 12 V del datalogger)

Consumo 1 mA (típicamente)

5 mA (máximo)

Descripción filtro 0.2 µm Membrana de teflón

Tiempo asentamiento 1s

Diámetro sensor 1.2 cm (0.5 in.)

Diámetro del filtro 1.2 cm (0.5 in.)

Longitud 7.1 cm (2.8 in.)

Peso 0.05 k (0.1 lb)con 1.83-m (6-ft) cable

Temperatura.

sensor temperatura 1000 ohm Platinum Resistance

Thermometer (Termómetro de Resistencia

Platino)

Rango de medida -40° to +60°C

Precisión ±0.6°C

Humedad Relativa.

Sensor Vaisala’s INTERCAP capacitive chip

Rango de medida 0 to 100% RH (non-condensing)

Humedad relativa – precisión

Presión típica a -40° to 0°C ±5% (0 to 90% RH)

±7% (90 to 100% RH)

Presión típica a 0° to 40°C ±3% (0 to 90% RH)

±5% (90 to 100% RH)

Presión típica a 40° to 60°C ±5% (0 to 90% RH)

±7% (90 to 100% RH)

25

3.2.1 Cables de conexión y señal del sensor HMP60

Figura 18. Cables de conexión del sensor HMP60.

Tabla 5. Conexiones del sensor de temperatura HMP60.

Tabla Conexión del registrador de datos

Etiqueta de

alambre

Color CR-800 CR-

3000

CR 10(x)

CR510

21X CR7

Señal temporal Negro Entrada de un

solo extremo

Entrada de un

solo extremo

Entrada de un

solo extremo

Señal de RH Blanco Entrada de un

solo extremo

Entrada de un

solo extremo

Entrada de un

solo extremo

Alimentación y

tierra de la

señal

Azul G G

Power Marrón 12V 12V 12V

Protección Claro G

26

3.2.2 Estructura del sensor

Figura 19. Estructura del Sensor.

3.3 Circuito Integrado LMC6482

El circuito Integrado de National Semiconductor LM6482, posee dos amplificadores

operacionales en su interior, en un encapsulado de 8 pines. Se puede conectar a un voltaje de 3v,

10v y 15v. Es útil en este proyecto ya que se pide que entregue una salida con un voltaje

máximo de 10 volts

Figura 20. Circuito Integrado Amplificador Operacional. LMC6482.

27

Tabla 6. Hoja de datos del circuito integrado LMC6482.

Número de canales 2

Suplemento Total de Voltaje (Max, Min) (+5V=5, +/-5V=10) (3)

Carril a Carril Entrada-salida

Voltaje Offset (Max) (Mv) 0.75

Offset Drift (Typ) (uV/C) 1

Opera a un rango de temperatura -40 to 85

3.4 Desarrollo de la problemática

Para elevar el voltaje de la salida analógica temperatura y de humedad relativa, se diseñó un

circuito amplificador en configuración no inversora, dicho circuito tiene una ganancia x10, es

decir se logra amplificar 10 veces el voltaje de cada variable, a fin de proporcionar una mejor

lectura de los datos que se estén capturando.

3.4.1 Empleo de un circuito seguidor de voltaje

Como el circuito integrado LMC6482 tiene 2 amplificadores operacionales se utilizará uno como

seguidor de voltaje antes del circuito amplificador de señal. El seguidor de voltaje cumple con

una función importante ya que elimina los efectos de carga entre un circuito y otro, el voltaje de

entrada Ei se aplica directamente a la entrada + del amplificador operacional. Por lo que tenemos

que:

Lo que quiere decir que el voltaje de salida es el mismo al voltaje de entrada y sigue a la fuente y

hay una ganancia de voltaje de 1.

Así también se utiliza porque tiene una Resistencia de entrada muy alta por tanto este extrae una

corriente despreciable de la fuente de señal, en este caso del sensor meteorológico.

28

Figura 21. Seguidor de Voltaje del circuito multiplicador.

3.4.2 Cálculo de los componentes del amplificador de señal Para amplificar la señal de los sensores de temperatura y de humedad relativa por un factor de

10 utilizaremos un amplificador operacional configurado como amplificador no inversor.

Para calcular los componentes del circuito amplificador de señal partimos de la siguiente fórmula

y que se requiere un voltaje de salida máximo de 10 V para un voltaje de entrada máximo de 1

volt proveniente del sensor meteorológico.

Ganancia Acl =

= 10

Se escoge una resistencia de entrada Ri = 10 KΩ (recomendada por la literatura consultada) y

calculamos Rf a partir de la fórmula:

29

Despejando para obtener el valor de la resistencia :

Como se muestra, se ocupará una resistencia de retroalimentación Rfde90KΩ .

3.5 Diagrama del circuito electrónico diseñado

Para el sensor de tempartura el circuito amplificador principal se muestra en la figura 22. Se

utiliza, como se mencionó un seguidor de voltaje como interfaz entre el sensor y el circuito

amplificador no inversor.

Figura 22. Circuito final de la señal de Temperatura.

30

El circuito principal para amplificar la señal del sensor de humedad relativa se muestra en la

figura 23. Es idéntico al circuito de temperatura porque ambas señales de salida del sensor están

en el intervalo de 0 a 1 volt.

Figura 23. Circuito Final de la señal de Humedad Relativa.

31

3.6 Diseño del circuito impreso en el programa Express PCB

Para realizar el circuito impreso de este proyecto se utilizó el programa Express PCB, el cual es

de distribución gratuita y fácil aprendizaje.

Componentes del circuito en el programa PCB.

6 resistencias.

2 Circuitos integrados LMC6482.

1 Conector.

Figura 24. Finalización del Circuito Impreso.

32

3.7 Diseño de una caja protectora para el circuito

Para que el circuito pueda ser montado en el tablero de control del circuito secundario de

remoción de calor se diseñó una caja para el circuito, para que se proteja y se hagan sus

conexiones rápidamente. El diseño se basó en las medidas que se obtuvieron del circuito

impreso, las cuales fueron de 5cm de largo por 3 centímetros de ancho. El diseño final se

muestra en las figuras siguientes.

Figura 25 Caja para el circuito del proyecto.

Figura 26 Tapa superior de la protección del circuito.

33

Figura 27 Tapa inferior de la protección del circuito.

Figura 28 Barrenado de la tapa superior.

34

Figura 29 Diseño de la tapa superior de la caja del circuito.

Figura 30 Diseño de la tapa inferior del circuito amplificador.

35

CAPITULO IV

APLICACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA DE

MEJORA

En este capítulo se describen los análisis, resultados y las conclusiones del trabajo realizado y la

forma en como fu construido el circuito amplificador del voltaje.

4.1Análisis y resultados

En la figura 35, se muestra la construcción del circuito amplificador del voltaje, se realizaron las

conexiones siguiendo las especificaciones que ya se tenían con los diagramas esquemáticos que

se realizaron, se necesitó la ayuda de 2 fuentes de alimentación regulables estas dos fuentes se

tomaron una de la tabla NI ELVIS y la segunda de otra fuente independiente para ir captando la

toma de mediciones que se proporcionaba al ir escalando el voltaje del circuito hasta llegar a los

10v.

En la entrada de este circuito se utilizó una de las fuentes de alimentación para darle el valor del

sensor de temperatura y humedad relativa que equivalía a 1v de entrada, que este poseía el

seguidor de voltaje en la entrada no inversora.

36

Figura 31 Conexión del circuito amplificador.

La segunda fuente se utilizó para alimentar al circuito integrado amplificador operacional

LMC6482 para ir regulando la intensidad hasta ver que voltaje era apto hasta llegar al punto que

se entregara por el circuito los 10v, para observar que voltaje se entregaba en la salida del

circuito se necesitó la ayuda de 1 multímetro que mostraba los diferentes voltajes que entregaba

este circuito al irle escalando el voltaje del amplificador.

La Figura 36 se muestra las dos fuentes de alimentación regulables para introducirle al circuito,

como también se muestra toda la construcción del presente trabajo.

37

Figura 32 muestra del circuito construido.

38

Los amplificadores operacionales como se observó en el trabajo realizado y las diferentes

configuraciones que se pueden ocupar con estos circuitos integrados, se utilizan para realizar

operaciones matemáticas como adición, sustracción, multiplicación, diferenciación e integración,

también así en otra perspectiva para el aumento de un voltaje, corriente o señal para implementar

en algún instrumento electrónico y adaptarlo para que sea compatible a algo que se le quiera

implementar, estos gozan de una gran popularidad, su costo es bajo y es un poco fácil de

trabajar, permiten construir circuitos útiles, no es muy necesario conocer como esta contribuido

la circuitería por dentro.

Así como se utilizó en el presente trabajo para la implementación del mecanismo de control del

reactor de la torre de enfriamiento, aplicando una configuración no inversora del amplificador

operacional proporcionando LMC6482, una salida de voltaje aprovechadora para el PLC a una

escala de voltaje positiva a 10v así obteniendo mejores resultados.

Al emplear este circuito multiplicador de voltaje para nuestro sensor se obtuvieron mejores

resultados estos fueron:

Mejores mediciones de temperatura y humedad relativa.

Compatible con nuestro módulo de PLC.

Mejor lectura en señales del sensor.

Voltajes de 10v-10V.

4.2 Conclusiones

El circuito diseñado cumple con el objetivo de amplificar una señal analógica de 0 a 1 volt a un

rango de 0 a 10 volts y permite conectar un sensor meteorológico con una tarjeta comercial de

señales analógicas. Aunque se pierde un poco de precisión, los valores de la temperatura y la

humedad relativa obtenidos se consideran aceptables y nos dan una idea de las condiciones

imperantes al exterior del reactor, ya que su variación con un termómetro de pruebas es del orden

de +/-1.5 grados centígrados para temperatura y de +/- 3% para la humedad relativa.

El diseño de una caja del circuito permite instalarlo sobre un riel DIN para que sea parte del

tablero de control y sea fácil conectarlo.

Con la adición de un filtro pasivo RC, la señal de ruido se disminuye considerablemente y ayuda

a obtener datos más precisos a voltajes pequeños de la señal analógica, por lo que para continuar

depurando este proyecto se puede proponer el diseño de un circuito activo pasa baja.

39

Referencias

AUTOMATIZACIÒN, M., & MICROMECANICA, A. P. (2011). Controladores

Logicos Programables (PLC). Buenos aires, Argentina.

CAMPBELL SCIENTIFIC, C. (1995-2012). https://www.yumpu.com/hmp60-

temperature-and-relative-humidity.

CAMPBELL SCIENTIFIC, C. (2016). HMP60 Temperature and Relative Humidity.

Coughlin, R. F. (1991). Amplificadores Operacionales y circuitos integrados lineales.

Mexico: Prentice Hall. Cuarta Edicion.

Electric, S. (Junio de 2011). Twido suite V2.3.

Electric, S. (Noviembre de 2015). Modulos de E/S analogicos. Modulos de E/S

analogicos. Guia de hadware.

Prat, L. (s.f.). Circuitos y dispositivos Electronicos. Alfa Omega- Editions UPC.

Ronald J. Tocci, N. S. (2007). Sistemas Digitales (Principios y aplicaciones). Mexico:

Decima Ediciòn.

Marisol Andrades Rodríguez y Carmen Múñez León. Fundamentos de Climatología.

Universidad de la Rioja. Servicio de publicaciones 2012. España